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有机合成实验方法范文1
摘要:本文对高职精细有机合成技术课程教学内容进行了改革与实践,结合传统教学存在的弊端,重点围绕课程的特点,从教学安排、教学方法、考试评价方式、实践教学内容及项目化教学等方面进行了实践和探索,获得了期望的教学效果。
关键词:精细有机合成;教学实践;教学方法
高职精细化工技术类专业承担着为国家培养高素质技术技能型人才,特别是为从事化工/轻化工类企业生产一线岗位培养人才的任务。在高职精细化工技术类专业开设的课程中,“精细有机合成技术”是一门必修的专业主干课之一,其前期课程为无机化学、有机化学、化工原理等,其后期课程一般为药物合成技术、精细化学品复配技术、精细化学品检验技术等课程。可见,开设此课程的目的是在学生掌握有机化学、无机化学等理论的基础上,对硝化反应、磺化反应、烷基化等单元反应的原理及其在工业生产中的实施方法有一个更深入的掌握,熟悉合成机理、制备工艺、合成路线以及分离提纯等相关知识,为今后从事生产操作、合成路线设计、分析测试等岗位打下良好的基础。
精细有机合成技术课程的教学内容丰富、知识面广、实用性强,应用领域广,如:日用化学品、化妆品、原料药、农用化学品、香精香料等,而且该课程不仅要求学生掌握合成的基本理论,还需要掌握合成的操作技能,可见,精细有机合成技术在整个课程体系中十分重要。因此如何更好的开展精细有机合成技术课程教学、增强教学效果、提高教学质量,同时又能调动学生的学习主动性和积极性值得研究和探索。本文以四川工商职业技术学院的精细化工技术专业所开设的精细有机合成技术课程为例,作者紧紧围绕课程的特点,采用“教-学-做”三位一体的教学模式,从教学安排、教学方法、考试评价方式、实践教学内容及项目化教学等方面进行了探究,引导学生深入思考,启发学习兴趣,深化学习内容,提高分析、研究和实践的能力,并对如何有效开展该课程的教学等方面进行了大量教学实践与探索。
1精细有机合成技术课程设置
在我院精细化工技术专业的课程体系中,精细有机合成技术课程安排在第三个学期进行,包含理论教学和实践教学,总课时量为64学时,另外还有综合实训环节16学时,教材以《精细有机合成技术》及配套实验教材《精细化工实验技术》(冷士良主编)为主,包含:颜料、涂料、胶黏剂、表面活性剂及日化用品等产品的制备,通过实验操作让学生了解精细化学品合成的基本反应原理并锻炼实验操作能力。
2传统教学存在的问题在精细有机合成技术课程的传统教学中,理论和实践教学主要存在以下问题。
2.1理论教学方法单一
精细有机合成技术以有机合成基本理论为主线,研究合成路线、合成原理、工业生产过程及实现过程最优化的途径及方法,课程难度大,该课程传统的教学方法主要以讲授为主,穿插一些实验增加理论的理解,对学生来讲这种传统教学模式枯燥乏味,学生被动的学习,积极性差,参与度不足,渐渐地失去学习兴趣,这种单一的教学方法忽视了学生在课堂上的主体地位,教学效果不佳。
2.2实践教学形式单一
精细有机合成技术这门课是典型的理论和实践一体化的课程,不仅帮助学生掌握化学反应的基本理论和知识,还需要培养学生的实践动手能力。在精细有机合成技术课程实践教学中,教学模式一直是先由教师讲实验原理、操作步骤及注意事项,然后学生按照实验教材重复操作,严格依照教材规定的投料量、工艺条件、操作步骤、提纯方法等完成,导致学生对投料比、反应条件、产率影响因素等都不清楚,更无法对工艺进行改进和优化,造成学生不能深入理解工艺路线和合成原理,不能全面培养学生的分析和解决问题的能力。另外,实验的开设需要根据专业培养方向有针对性的选择,不能一律按照同一本配套实验教材开展实验,进而不能突出专业特色。
2.3考核方式单一
精细有机合成技术课程的考核成绩一般由平时成绩和期末考试成绩两部分构成,平时成绩由老师根据上课出勤、作业、实验情况综合评定,占总评成绩的比重一般在20%~40%范围,另外期末考试采取闭卷笔试方式,占总评成绩的比重一般在60%~80%范围,这种考核方式很大程度上只能验证学生对课程表面理论知识的掌握情况,学生通过临时死记硬背来应付考试,缺乏对知识的理解与运用,更谈不上用所学的知识进行创新和解决实际问题了。可见,这种考核方式不能体现该课程的典型理实一体化特点,实验考核比重低,缺少量化指标,忽视实验操作、创新及科研能力方面的考核,因此传统的考核方式存在着诸多弊端,考核方法及方式的改革十分必要。
3课程教学实践与探索学生的发展、学生的成长
成才是高等职业教育质量的核心灵魂,是根本的质量。以学生的发展为目的,为了激发学生潜能,更好的开展精细有机合成技术课程教学、增强教学效果、提高教学质量,为了探究一种以学生为主体、以问题为导向的教学方法,为了激发学生学习兴趣,调动学习的主动性和积极性,作者紧紧围绕人才培养目标,对如何有效开展理论知识讲授、实践教学及考核方法等方面进行了探索。
3.1理论联系实际,激发学生兴趣
精细有机合成技术课程的主要内容是以有机单元反应(如硝化、磺化、卤化、酰基化、烷基化、羟基化等)为主线,系统介绍了精细化学品生产过程中最重要的十几个单元反应的基本原理、反应历程、产物精制与分离、应用范围及实例,而且对有机合成反应的新方法、新工艺、新技术及有机合成路线设计也作了相应的介绍。可见,精细有机合成技术是典型的有机合成理论与生产工业实际相结合的课程,在讲授过程中需要理论联系实际来激发学生兴趣,让学生更好的掌握有机合成单元过程的基本知识和基本理论,比如通过第一章绪论的学习要让学生了解有机合成的任务、内容、发展历史和今后的发展趋势,了解单元反应的类型和特点,使学生明白该课程与毕业后所从事工作的关系以及对国民经济发展的贡献。因此在绪论章节的讲解中,可选用中国科学家屠呦呦荣获2015年诺贝尔奖的案例来激发学生兴趣,通过了解抗疟新药青蒿素创造性地提取、结构表征、人工合成提纯等过程,使学生掌握有机合成的原理、工艺、提纯及结构分析等知识。在学习有机合成的两大任务之“实现有价值的已知化合物的高效生产”时,可以联系维生素C的工业生产方法,先将葡萄糖还原成为山梨醇,经过细菌发酵成为山梨糖,山梨糖加丙酮制成二丙酮山梨糖,然后再用氯及氢氧化钠氧化成为二丙酮古洛酸,再经过酸的催化剂重组得到维生素C,让学生更深刻的理解已知结构化合物通过人工合成提高了生产效率。又如在讲解有机合成的两大任务之“创造新的有价值的物质与材料”时,可以联系化妆品、洗涤用品、药物、高分子聚合物及功能材料等栩栩如生的实例,可明显提高学生的学习兴趣和求知欲,加强学生的感性认识,强化理论实用性,同时提升教学效果。
3.2多种教学方法,提高教学效果
鉴于精细有机合成技术课程的特点,繁杂的单元反应,枯燥的反应历程,众多的合成路线及生产工艺过程等等,如果教师仅是按照教材照本宣科,面面俱到,不但影响教学效果,而且不利于培养学生的实践技能,还会导致学生厌学情绪。这就要求教师能够在现代教学理论的指导下,打破传统教学的弊端,科学合理的选择和有效地运用教学方法,引入启发式教学、项目化教学、类比教学等多种新的教学手段,充分调动学生的兴趣,提高教学质量。在理论讲授环节,教学内容按照单元反应模块进行划分,各个模块之间又相互衔接有共同点,如芳烃的烷基化和酰基化机理均是亲电取代反应,在反应历程、影响因素、催化剂等均有共同点,教学时可采用类比教学法,在比较中使学生触类旁通,加深理解和掌握,另外,教学还要紧密结合专业实验,可采用项目化教学法,以项目为载体、任务为驱动,突出学生主体地位,提高学生综合运用所学知识和分析问题的水平,培养学生解决问题和开发创新的能力,多种教学方法的运用对于提高教学效果十分有益。
3.3设计实验项目,贴近生产实际
精细有机合成技术课程需要学生掌握反应物的化学结构、官能团的性质、反应物的浓度、配比等因素对合成反应的影响,还要熟悉单元反应的实施与应用,分析和解决有机合成中的实际问题。可见,该课程具有典型的职业技术的特点,教学要注重实践技能和实用性培训,做到理论教学融合于实践教学中。作者依据专业人才培养目标和生产实际来设计实验项目,思路是“一模仿二创新三综合”,“一模仿”即典型的单元反应安排相应的实验,如氧化单元反应开设甲苯氧化制备苯甲酸,还原单元反应开设对硝基苯酚还原制备对氨基苯酚,酰化反应开设用乙酸酐酰基化苯胺制乙酰苯胺等等,学生按照实验教材的制备工艺练习操作,理解反应的原理;“二创新”即学生在掌握原理的基础上通过查找资料打通或者优化合成路线及工艺条件,如学生在掌握了用苯胺为原料以乙酸酐为酰基化试剂制备乙酰苯胺的基础上,自己完成对实验的优化改进,可以调整投料比、反应温度、更换酰基化试剂、催化剂等工艺条件,从而提高产品纯度、产率或者减少副产物等等。“三综合”即学生通过查找资料独立完成给定实验项目,如由起始原料水杨酸(邻羟基苯甲酸)制备乙酰水杨酸(阿司匹林)并提纯精制,或者完成以氯苯为原料制备对乙酰氨基苯酚(扑热息痛)的制备并精制。通过以“一模仿二创新三综合”为思路的实践项目锻炼,贴近生产实际,对培养学生独立思考、科研创新能力有很好的效果,特别是创新综合项目中的文献资料查阅、实验方案设计、提纯精制以及数据处理能为学生提供一种有效的技能锻炼途径。
3.4改革评价方法,发挥激励导向功能
考试是教学活动的重要环节,是教学评价的重要手段,并且具有导向、激励、评价等功能。精细有机合成技术课程的成绩评价应采用多元化考核评价模式,既有理论又有实验,既有笔试又有答辩,既有计算推理又有综合论述,多种形式相结合,提高过程评价考核权重,尤其是对创新性、探索性的综合项目给予权重倾斜,总评成绩由平时成绩和期末闭卷考试成绩构成,其中平时成绩权重由传统的30%提高到50%,平时成绩涵盖实验方案、操作过程、实验结果、创新开发、项目讨论、课堂表现及完成作业等内容,科学合理的多元考核有效激发了学生的学习动力,提高了学生的综合素质能力,并充分发挥了考试的导向功能。
4结语
精细有机合成技术是一门重要的专业主干课之一,在教学实践中,基础理论联系生产实际可激发学生的学习兴趣,采用项目化、类比等多种教学方法可提高教学效果,设计贴近实战的项目化实验可充分提升学生技术技能水平,创新多元合理考核评价方法可全面发挥其激励导向功能,我们通过对精细有机合成技术课程的教学实践与探索,不仅出色的完成了该课程的教学任务,而且教学效果得到了学生的广泛好评。实践证明,创新教学方法、优化实践教学内容、工学结合、多元考核评价方法有利于提高职业院校学生的综合能力,有利于培养高素质技术技能型人才。
参考文献
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[4]陈稀平,张岐,陈泽林.精细有机合成教学内容改革与实践[J].化工高等教育,2012(3):43-45.
有机合成实验方法范文2
关键词:精细有机合成技术;项目化教学;考核评价
《精细有机合成技术》是精细化学品生产技术专业的专业核心课程,是承担学生职业核心能力培养的一门课程。本课程的教学内容是由十多个有机合成单元反应组成的,各个单元反应既相互独立又相互联系,也是一系列经典反应的抽象总结。传统的教学方法是将这些反应的规律与特点全部灌输给学生,然后安排期中、期末考试,进行理论知识的考核。这种传统教学方法的弊端在于,课程的理论性较强、考核手段单一,实践动手与理论脱节。如何有效地开展该课程的教学,一直是比较棘手的问题。
项目化教学具有项目载体、任务驱动、工学结合等特点,受到了国内外职业院校教师的普遍认可。为了解决上述问题,我们对《精细有机合成技术》课程开展了项目化教学的改革尝试,取得了解决问题的一些思路和方法。我们在三年制高中后大专的精细化工0711、0721班的第4学期进行了项目化改革的初步尝试。在项目化教学改革中,学生的基础知识已经具备,通过设立一些教学项目,以完成项目的方式,达到实践动手与理论知识的充分结合。这些项目主要是依据现实工作项目的具体过程分析而确定的,其主要特点是项目载体、任务驱动、学生主体、素质渗透、工学结合,学生各种能力的训练、素质的培养、知识的运用全部体现在项目完成过程之中。教学方式的改变,同时也改变了考核的方式,由过去传统的一份试卷决定学生学习成绩的考核方法改为项目化的过程考核。那么,这种项目教学实施后的教学效果如何评价?学生学习的质量如何考核?项目化过程考核的过程是怎样进行的?笔者从以下几个方面进行了探索。
改造企业案例成为适合教学的项目
项目教学的特点之一就是项目载体,通过项目训练实现学生知识的渗透、能力的掌握、素质的培养,因此,项目的选择十分重要。在项目的选择中不能单纯为了做项目而找项目,为了将所学的知识与将来的工作结合在一起,我们寻找了一些企业案例,并将此作为学生的项目。这样,既能让学生从课本上学习到知识,又能够将学习到的知识运用到工作中去,并能够从所做的实验中进行分析、总结,实现知识的提升,真正达到在做中学、在学中做的效果。如何寻找这些企业案例,并使这些案例能够适应学校教学的现状,就成为一项比较艰苦的需要花大力气的工程。
由于企业案例与市场相关,也与企业的生产能力、经营状态等有很大关系,所以不太适合直接作为学生的训练项目。在将有关的案例作为项目时,就需要将所选择的案例进行改造,使之成为适合教学和学习的项目。开发这些项目时,需要结合学校的师资、社会与化工企业的资源情况,首先确定精细化学品技术专业要求学生达到的职业技能、基本培养目标与核心技能目标。然后根据这些目标,由学校和企业共同组成专门人员负责从企业案例中寻找合适的项目、任务作为知识载体并由学校的教师最终开发成教学项目。所选项目必须是典型的,将其开发成教学项目后,要真正将知识与实践结合在一起。
例如肉桂酸的合成是企业里一个很大的项目,因为肉桂酸是重要的有机合成工业中间体之一,广泛用于医药、香料、塑料和感光树脂等化工产品中。在选择这个项目时,我们考虑了学校的实际情况,将合成过程安排在实验室完成,同时要求学生通过大量查阅资料,进行理论上的放大,产生了很好的教学效果。
项目的编排要符合学生的认知规律
由于精细有机合成所涉及的内容过于广泛,很难用一个项目涵盖所有的知识点,所以在选择项目时,应针对不同的知识点,选择企业中有关的案例作为项目。为了达到所有知识点的融合,在针对不同单元反应设计了8个项目后,又设计了2个综合项目,以求实现学生知识与能力的综合训练和提高。
教学项目在制定后,就需要按照从易到难、循序渐进的顺序进行排列。只有这样,才能够培养学生学习的积极性,有利于学生在工厂内和学校的实习实训基地学到尽可能多的知识,提高学习的效率。
笔者进行的第一个项目就是硝基苯的制备,这个实验只要一步完成,实验现象也比较明显。在完成这个项目的过程时,学生反映利用以前所学的有机化学知识和文献检索知识,很容易找到有关的解决方案。在完成这个项目的时候,既培养了学生进行项目化学习过程的学习兴趣,也使学生更容易归纳、总结出一些合成的基本知识。同时,学生熟悉了项目化的教学的过程后,所掌握的知识会更加牢固和易于应用。
通过一系列项目的训练,既能有效地利用学生的课余时间以及图书馆资源,又可充分进行知识的归纳总结。到笔者进行最后的综合项目时,学生已经感觉不到太大的难度,符合学生学习的认知规律。
建立适当的项目化教学过程与考核方案
传统的教学方法是教师讲,学生听,而传统的考核方式是用一张试卷决定学生的学习效果。这在某种程度上并不能真实反映学生的学习效果。因为学生的学习过程及对合成基础知识的动手操作能力是没有办法考核的。
采用项目化教学方法与传统方法有着明显不同,课堂的主体是学生自己,他们要完成具体的工作任务,一切都围绕着项目(或任务)来进行。学生在项目完成过程中探讨问题、研究问题、思考问题、讨论问题、分析问题,学生要阐述自己的观点,用自己充分的理由说服对方,说服项目委托方代表(项目形成时,模拟现实场景,教师作为项目的委托方代表,由学生竞争、投标,获得项目),还要运用查阅的资料、实验的数据、理论的根据等证明自己所做的事情是对的。也就是说,学生是自主学习知识,并且运用知识解决实际工作问题。随着项目化教学的实施,教师的身份、行为、结果都是不断变化的。项目布置时,教师的身份是项目委托方的代表;项目进行时,教师的身份可能有如下六种:一是提醒者,二是巡视者,三是咨询者,四是自由参与者,五是过程控制者,六是问题记录员。只有点评结果时,才是指导教师。
采用项目化的教学过程,建立针对操作过程的考核方式,用学生平时的动手能力、知识的归纳总结能力等来考核学生的学习情况,可以改善对学生学习效果的评价,通过一系列考核方式的改变,大大提高学生平时学习的积极性。学生在完成整门课程后,也反映这种教学方法和考核方式可使大家的注意力集中到如何通过自己的努力以及团队的合作完成一个项目,通过对这些项目的总结,对个人理论知识、动手能力的提高都有很大帮助。
在这个项目化教学过程中,笔者实施的项目化教学是首先建立项目化的情境,委托学生进行项目的投标,学生根据项目情况在实施之前做好人员分工,确定好各自的角色,做好相关的资料准备。
其次,为了不使学生仅仅为了完成项目而单纯地去做项目,在项目正式实施前,建立项目引导文,让学生能够在做项目之前把必需的理论知识先行巩固,在这个过程中,笔者把有关的电子教案、电子课件都提供给学生,供学生参考使用。
再次,进行项目投标,在这个过程中,由于项目化注重的是平时考核,所以在这里,笔者进行了有关项目投标(汇报)过程中所涉及的有关内容的考核,加强考核的针对性。考核方案的重点放在对资料的检索以及方案的形成上,通过学生的汇报和学生的互评来完善这一考核方案。在学生就投标的内容进行互评时,笔者发现有些学生不能及时确定实验方案,而且一些操作与理论会有些许脱节,所以,教师应适时对一些关键点进行引导和补充,使学生形成可以实施的方案,以便进入下一个环节。
又次,在学生形成自己的方案后,让学生进入实验室,实施自己形成的实验方案。对实验过程进行考核,按照实验室的要求进行,要求学生规范操作实验、按记录格式要求记录实验过程、及时解决实验中出现的问题。依据实验过程及最终产品的质量来对学生进行全面考核。
最后,学生完成了项目的实施阶段,将进入的环节是对项目的总结。这时,为了充分发挥学生的能动性,由学生在实验完成后,对相应单元合成的有关内容进行总结,并将所总结内容进行汇报。笔者在对这部分内容进行考核时,是按照学生所交试验报告以及学生汇报的内容进行综合评定,要让学生真正对自己的实践成果进行汇总,而不是简单地查找课本进行知识的罗列。
项目化教学成果总结
对学生进行的教学效果调查显示,超过90%的学生认为这种学习方法学到了以前课程上学不到的许多知识,并且将理论知识与动手能力结合得很好,并表示希望这种教学方法一直延续。学生从中得到一个启示:实验的过程并不是仅仅完成一个实验,而是一类合成中的一个特例。
项目化教学也存在一个难点,需要指导教师具有丰富的知识储备,能够及时解决学生提出的各种预先设想不到的问题。
总之,项目化教学的方法不同于传统教学方法,在这种教学过程中,教学项目的确立、教学过程的实验、教学效果的考核评价,都融合于项目的完成过程之中;学生各种能力的训练、素质的培养、知识的运用也全部体现在项目完成过程之中。项目化教学有利于提高职业院校学生的综合能力,有利于培养高职应用型人才。
参考文献:
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[2]侯文顺,胡英杰.关于项目化教学改革的考核评价探索[j].辽宁教育行政学院学报,2008,25(10):12-13.
[3]陈东红.有机化学实验[m].上海:华东理工大学出版社,2009.
有机合成实验方法范文3
关键词:2,6-二溴-4-三氟甲氧基苯胺;溶解度;关联;合成法
近年来含氟农药的开发十分活跃,2,6-二溴-4-三氟甲氧基苯胺是合成杀菌剂噻呋酰胺的重要中间体[1-2],在2,6-二溴-4-三氟甲氧基苯胺合成工艺中为了提高产物的纯度,需要优化结晶工艺。而优化结晶工艺就需要知道2,6-二溴-4-三氟甲氧基苯胺在不同溶剂中的溶解度数据。但到目前为止, 2,6-二溴-4-三氟甲氧基苯胺在水相中溶解度数据很少且不系统,在有机溶剂中的溶解度数据更是未见报道。因而有必要对2,6-二溴-4-三氟甲氧基苯胺在有机溶剂中的溶解度进行测定和研究,以期为2,6-二溴-4-三氟甲氧基苯胺结晶工艺提供理论依据。
1 实验
1.1 试剂及仪器
2,6-二溴-4-三氟甲氧基苯胺,Aldrich,纯度 99.75%;玻璃溶解釜,河南洛阳黎明化工研究院提供;CS501型超级恒温水浴,上海圣欣科学仪器有限公司产;半导体激光检测系统,郑州大学激光研究所设计。
1.2 实验方法
采用合成法对2,6-二溴-4-三氟甲氧基苯胺在乙醇水溶液中的溶解度进行测定。向带夹套的玻璃溶解釜中加入一定量的溶剂,再加入准确称量的溶质;向夹套内通入循环水,循环水来自超级恒温水浴;升温由控制器来实现。随着溶解的不断进行,固相逐渐进入液相,信号增至最大值,工作站停止升温。该温度即为实验给定体系溶解度所对应的温度,拟合结果见表1。
2 结果与讨论
2.1 经验方程拟合结果
溶解度可以用温度的多项式方程表示为
Y=aT3+bT2+cT+d (1)
式中,T 为绝对温度/K;a,b,c,d为参数。通过(1)式对2,6-二溴-4-三氟甲氧基苯胺在一定温度范围内所对应的所有体系中的溶解度数据进行了拟合(见图1),通过拟合得出,a=4.1418E-6,b=-0.0038,c=1.16434,d=-118.825,拟合优度判定系数(R^2)为0.97418。
2.2 理想溶液模型
溶解度可以用理想溶液模型
通过(2)式对2,6-二溴-4-三氟甲氧基苯胺在一定温度范围内所对应的所有体系中的溶解度数据进行拟合(见图2),得到:A=-8895.89563,B=23.99953, 拟合优度判定系数(R^2)为0.94038。
2.3 Apelblat 模型
Apelblat 溶解度模型假定溶液的热焓随温度线性变化,从Clausius-Clapeyron 方程推得溶解度随温度的变化关系为:
通过(3)式对2,6-二溴-4-三氟甲氧基苯胺在一定温度范围内所对应的所有体系中的溶解度数据进行拟合(见图3),得到:A=-145.67958,B=-979.407,C=25.12662。拟合优度判定系数(R^2)为0.94348。
表1 拟合结果
3 结束语
测定了一定温度范围内2,6-二溴-4-三氟甲氧基苯胺在乙醇水溶液中的溶解度。运用经验方程、理想溶液模型方程和Apelblat 方程对实验数据进行了关联分析,显示3种方程均能很好地关联2,6-二溴-4-三氟甲氧基苯胺在乙醇水溶液中的溶解度数据, 拟合优度判定系数(R^2)分别为0.97418、0.94038和0.94348。
参考文献
[1]刘安昌,周青,沈乔.新型杀菌剂噻呋菌胺的合成研究[J].世界农药,2012,34(3):26-27.
有机合成实验方法范文4
关键词:有机化学实验课;有机化学实验教学改革;创新能力的培养
有机化学是我校药学院中药学专业、药学专业、制药工程等专业的重要基础课,而有机化学的内容可以在有机化学实验中得以体现,有机化合物的合成可以在有机化学实验中实现,是有机化学的最终表现形式。有机化学实验的内容主要分为三部分:基本技能操作、性质实验和综合性实验。牢固掌握基本技能的操作,熟悉性质实验,在综合性实验中培养学生的主动性和创新性。传统的有机化学实验教学是老师在实验前先进行讲解,包括实验原理、实验步骤、实验装置、实验注意事项等,学生根据老师所讲解的内容进行操作。实验的反应步骤、反应现象,甚至连实验结果都写的清清楚楚。这样的教学方式,学生即使不预习,也清楚如何操作,即使不认真观察实验现象,也能清楚有何现象,即使不认真总结规律,也知道会有什么实验结论。因此这种教学方式不利于学生创新思维的培养,需要对这种有机化学实验教学模式进行改革[1-2]。
1改革传统教学方式,培养学生的创新思维
要充分调动学生的积极性和主动性,培养学生的创新能力,就必须改变以老师为主体,而采用以学生为中心的教学方式。以学生为中心的教学方式主要包括以下几个阶段:实验预习阶段、实验讲解阶段、实验实施阶段、实验报告撰写阶段、实验评价阶段。实验预习阶段。提前一段时间(2周左右)将要做的实验通知学生,要求学生通过查阅相关文献掌握实验目的及原理,分析各实验方法的优劣,优选出最佳实验方案,并画出实验装置图,列出相关注意事项等。实验讲解阶段。老师通过批阅学生的预习报告,挑选3组最具代表性的实验方法,让同学就自己所优选的实验方案进行讲解,最终通过讨论、问答,确定2套理想的实验方案实施。实验实施阶段。根据确定的2套实验方案,把学生分成2个大组,再将大组分成合适的小组进行实验。每个大组采用其中的一个实验方案,对2个不同的实验方案进行比较,比较实验的时间、现象、结果等内容。实验报告撰写阶段。要求同学根据实验方法写出相应的实验报告,并写出自己的实验体会,也可以通过跟另一大组的同学进行交流,以比较两种方案的差异。实验评价阶段。老师通过批阅实验报告,对学生实验报告中的实验时间、现象及结果进行统计,结合实验中的创新性对2个实验方案进行一定的评价和打分,也可以把实验方案的采用及实验方案评价结果计入实验成绩,以督促学生积极、主动、有创新性的优选实验方案。这样在实验进行的所有阶段,都是以学生为主体、教师为督导,学生的积极性和主动性得到了最大程度的挖掘,有利于培养学生的创新性。
2改革实验教学内容,培养创新性
有机化学实验基本包括3部分内容,基础操作、性质实验、综合型实验。我们在实验内容安排上,遵循减少性质实验、保留典型的综合型合成实验、增加与生活相关实验的原则进行实验的安排。例如,对于合成实验乙酸乙酯的制备和乙酰苯胺的制备是有机合成实验的经典,必须保留并进行强化,这些实验能够巩固学生的基础操作,并有助于学生把有机化学理论课堂上讲的理论知识与实验进行有机结合,进行充分理解和掌握,为创造性的发挥奠定基础;同时为了提高学生的实验兴趣,增加了天然有化合物的提取实验,如从牡丹皮中提取丹皮酚等。牡丹皮是我们日常生活中熟悉的物质,而丹皮酚又是一种利用价值较高的化合物,学生的兴趣瞬间提升。从牡丹皮中提取丹皮酚的实验,主要是利用丹皮酚的理化性质符合水蒸气蒸馏的条件,让学生掌握水蒸气蒸馏的基本原理、实验操作和实验装置。传统的水蒸气蒸馏实验常采用苯胺或肉桂酸作为分离对象,使用的药品毒性较大,学生的实验积极性不高。改用牡丹皮做实验原料后,学生积极性的提高极为显著。学生能够对实验原理透彻理解,对实验中现的现象认真观察,积极讨论,收到了非常满意的教学效果。在实验过程中,实验原料是生活中常见的,学生对实验就会有更加浓厚的兴趣。在观察实验现象时就会更更认真,更能容易独立思考和积极讨论实验中遇到的问题,并在实验报告的讨论中更为认真的进行了实验经验的梳理。因此更利于学生的实验积极性和创能力的培养。
3丰富教学手段,进一步进行创新能力的挖掘和培养
要在课题教学的基础上,增加灵活多变的实验教学手段,进一步丰富有机化学实验内容。例如可以在传统实验教学的时间之外,开放实验室。让学生自主选题选导师,到实验室进行SRT的实验,就是我校近年来开展的一个极有意义的实验项目。学生在查阅文献后自主选题,设计实验方法和路线,在导师的指导下进行实验。这能激发学生对实验的积极性,有利于学生创新能力的培养。教育是什么?有人说教育就是把学校教给你的知识都忘记,剩下的就是教育。创新能力则属于剩下的内容!
参考文献
[1]兰州大学,复旦大学.有机化学实验[M].北京:高等教育出版社,2002:124-125.
有机合成实验方法范文5
1.1注重创新思维,重构实践教学体系
编写新教材要推陈出新,既要充分考虑有机化学实验的基本操作训练,又要注重培养学生的创新思维能力[4]。全书预想分3部分内容:实验基本技能、有机合成、综合性与设计性实验。其中,实验基本技能部分删除了原有教材中的一部分陈旧内容,着重介绍和引入了现代的有机实验内容,如有机化学实验标准玻璃仪器的选用与装配、色谱技术、无水无氧操作技术等;介绍经典有机实验的操作技术,依照简洁明了、注重实际、便于自学的原则分3部分编写:实验原理、实验内容和方法、注意事项。实验原理、实验内容和方法部分多做知识性的介绍,而相应的实验操作注意事项部分则根据实验操作要求的实际做详尽的叙述。这些内容多为教研室成员在长期实验教学和科研工作中的经验积累和实践体会,有助于学生自学。有机合成部分是全书的重点内容,该部分以典型的单元有机反应为主线,结合天然药物化学的实验内容,使学生能对合成产品进行提纯与分离、结构鉴定、结构修饰等方面有一个全面、系统的训练。在强化学生有机合成实验操作技能训练的同时,综合性、设计性实验由教师布置并指导,每3~4名学生为一组,每组学生在两周时间内完成,并写出实验报告。这样,综合与创新结合,在基本技能训练和职业技能训练的基础上强化综合技能训练,既是培养学生综合运用所学知识、解决实际问题能力的过程,也是培养学生创新思维的途径。教学实践表明,这不仅有利于学生学习和掌握有机反应的基本理论和实验技能,还有利于培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,尤其有助于引导学生发散思维,培养他们的创新意识。
1.2追求学科发展,注重现代技术的应用
现代性、综合性、应用性及趣味性是新编有机化学实验教材追求的特色目标。教材中除了介绍常规的实验技术之外,还糅合了如蒸馏、分馏、水蒸气蒸馏、减压蒸馏、重结晶、萃取、熔点沸点测定等操作,例如在验证Cannizarro反应中糅合了萃取的操作、在乙酸乙酯的合成中糅合了分馏、普通蒸馏及沸点的测定等基本操作。同时注意各类操作在实验中的重复次数,使学生能牢固、熟练掌握各类实验操作的技能。另外,还特别设了一章专门介绍现代有机合成实验的新技术,例如有机电解合成、光化学合成、相转移催化合成等,对近年来应用日渐广泛的无水无氧操作技术也做了适当阐述,并介绍了新颖的半微量重结晶仪器及其操作技术。多数实验均以反应原理、常规实验、方案设计、合成实验、分离提纯等内容为主要教学环节,环环相扣,融成一体,以期体现实践及思维的综合性。教材中所选择的合成产物多数为常用药物,具有一定的实际应用价值,而又与后续课程天然药物化学、药物分析等有很好的衔接,这样做有助于激发学生对有机化学实验学习的兴趣和热情。
1.3辩证对待验证性实验,注重综合性实验的开展
验证性实验可以让学生从感性上了解有机化合物的性质与其结构之间的关系,为鉴别、分离提纯和选择合成路线提供依据。但是,在有机化学实验教学内容的设置中,应当辩证地对待验证性实验,验证性实验与探究性实验在化学实验教学中都有各自不同的作用,不可替代。教学中虽然不可能做完所有的验证性实验,但可以选择一些与专业培养目标联系紧密的重要化合物官能团的性质、重要的有机化学反应进行验证,比如一些氧化反应、卤代烃与卢卡斯试剂的反应以及碘仿反应等,这些化合物的性质与反应实验可以对理论教学知识进行验证,并巩固学生的所学知识。在教学方法上需改变验证性实验“照方抓药”的方式,增强验证性实验的探究性[5],因为过多的验证性实验会使学生思想僵化,对学生动手能力、分析与解决问题能力的培养不利。在教材内容的选择过程中,要辩证对待验证性实验,注重综合性实验的开展。开展综合性实验,可以使学生经历从“照方抓药”到独立操作,从“照葫芦画瓢”到初步设计的转变;使学生在查阅文献、方法选择与比较、方案设计、数据处理、撰写报告、交流与协作能力及承受挫折能力等方面得到训练;使蕴藏在学生身上的创造性品格和学习潜能得以充分发挥,实现学生由知识学习向科学研究的初步转变。例如,选用“辣椒红色素的提取和分离分析”这一综合性实验,可以把天然产物提取、薄层色谱、样品紫外-可见吸收光谱测定等知识内容有机联系起来,形成一套系统的、综合性的实验方案,既能训练学生的基本操作技能,又能使学生对所学知识进行综合应用,从而提高了学生综合与创新的能力[6]。经过课程组教师的认真研究与准备,结合药学专业的特点和实验大纲的要求,确立了4个综合性实验项目,要求学生至少需选做其中两个实验项目。综合性实验项目及相关操作内容见表1。
1.4构建新的有机化学实践教学体系
根据以上所述,笔者对有机化学实验教学体系重新进行了构建,把基本操作与基本训练以及主要的制备实验放在教学规定的课时内完成,而把验证性、设计性和综合性实验放在课余时间开展,开放化学实验室,使学生有充足的时间进行实验。但在选编各个合成实验实例时,要十分注意它们彼此间的关联性。因此,教材中的许多实验在教学中既可以作为单元反应实验的教学内容独立安排,又可作为多步合成实验教学中的一个环节串联实施,这样不仅有助于加强基本操作技能训练,而且更能增强实验教学的研究性和探索性,借以加强实验教学的综合性训练[7]。有机化学实验教学新体系见表2。
2开展大学生创新性实验,丰富有机化学实验内容
有机合成实验方法范文6
根据不同专业的培养目标以及教学对象的特点,我们在实验教学内容上进行了精心的选择和安排,教学课程内容注重培养学生的基本实验技能。基本实验操作训练部分占总学时数约30%,综合性实验占40%,研究性实验占20%,设计性实验内容占10%。充分考虑基本实验方法和技术出现的顺序及频率,重要的实验操作至少要训练两次以上,帮助学生灵活运用这些实验基本功打好基础。为此前期我们安排熔点和沸点测定、常压蒸馏、水蒸气蒸馏、折光率测定、旋光度测定、重结晶等实验,尽可能对各种基础操作进行训练。运用前期所学的实验方法和操作技术,对物质进行合成,然后对产品进行鉴定及含量分析,对学生实验技能的综合训练做到由浅到深、由简到繁、循序渐进。
2开设多步骤合成实验培养学生综合能力
在有机实验教学安排上,一般是学生先做一些基本实验。掌握了一些基本实验方法、实验技术,经综合性实验的训练。进行设计实验实践。因此,在学生掌握了一些最基本的操作技术,完成了一定数量的有代表性的、典型的、重要的有机反应类型的制备实验之后。尽可能将单个的合成实验变成多步骤的合成实验,用前一步反应所得的产品,作为后一步反应的原料,即多步骤有机合成。比如可以设计合成1-溴-2甲基-3硝基苯。该系列实验涉及到的基本操作有滴液漏斗的使用、回流、蒸馏、萃取分离、重结晶、抽滤、熔点的测定、脱色等。涉及到的反应有苯的卤化、烷基化、硝化、磺化及去磺化等诸多反应。在这个实验中,学生能获得较多的信息,较深刻的理解到欲给甲苯的邻位引入硝基或卤素,首先要利用磺酰基对位进行占位反应,从而避免对位产物的生成。由于是系列实验,每一步产品的产率及纯度都关系到下一步实验能否进行,学生必须仔细认真地对待每一步反应和每一步操作。通过这些操作既加强了基本实验技能的训练,又加强了理论与实际的联系,并且前一反应的产物要用来作为后一反应的原料,因此对中间产物的质和量提出了较高的要求,杜绝了部分学生的弄虚作假。培养了学生实事求是的科学态度。
3渗透绿色化学理念,引入现代有机化学实验技术与方法
(1)我们在实验教学过程中有意识地向学生渗透环保意识,使学生充分认识到保护环境必须要“从自我做起”,从而养成良好的实验行为习惯,在实验中所产生的废液必须分类回收,如果可能尽量做到循环利用,尽可能做到“三废”对环境的零排放。(2)对某些有毒反应,寻找无毒替代物。如间二硝基苯的制备实验,所用的原料硝基苯及产物间二硝基苯均为剧毒致癌化学物质,我们选用毒性较小甲基橙制备实验取代间二硝基苯的制备实验。而甲基橙为实验室常用酸碱指示剂,可以大大增加了学生对甲基橙合成的兴趣。(3)充分利用学生的产品,将该反应产品作为另一反应的原料,实现无废物排放。如上面实验合成的甲基橙,甲基橙可以作为光催化降解的模型化合物,甲基橙可以被分解为无毒的小分子。
4选择联系学生专业的实验内容
基于我校化学、材料及生物类专业毕业后大部分将从事与化学、材料及生物制药有关的工作,教学上有意为学生将来的发展做好知识方面的储备。在实验教学中,我们在教学内容上根据专业的不同,选择了一些与专业联系紧密的实验内容,如:针对高分子材料专业及金属材料专业我们选择双酚A(BPA)的制备实验作为教学内容,双酚A是一种用途很广泛的化工原料。它是双酚A型环氧树脂及聚碳酸酯等化工产品的合成原料。双酚A主要是通过苯酚和丙酮的缩合反应来制备,一般用盐酸、硫酸等质子酸作为催化剂。由于高分子专业及金属材料专业在后续课程中会讲到环氧树脂及环氧树脂涂料的制备。前期的实验会让学生对环氧树脂有更深的认识。另外我们也适当增加了精细有机合成,天然有机物提取等实验内容如针对应用化学专业开设具有解热、镇痛和消炎作用阿司匹林的制备实验。对生物工程专业学生开设茶叶中提取可作为中枢神经兴奋药的“咖啡因“等。这些实验既激发了学生学习有机化学的兴趣,又培养了学生将实验成果及时转化为经济效益的意识。
5建立开放型实验室,培养学生的创新能力
创新教育应当融入所有教学环节,让学生多接触需要发现、分析和解决的问题,进行思维训练和实践锻炼。首先,加强开放性实验项目的设置与管理。开放性实验项目目前已成为应用化学专业培养方案的一个有机组成部分。而且有的项目还根据低年级与高年级学生知识水平和实验动手能力的差异,因材施教,把科学研究训练、科研实践训练分成要求不同的两个层次,使低年级学生尽早接受研究气氛的熏陶;高年级学生的训练选题则尽量与教师的科研课题结合,条件具备的还与其毕业论文工作相衔接,使他们得到系统和全面的锻炼,以期获得更好的效果。在开放性实验方面,我们针对基础较扎实,求知欲较强,对化学有浓厚兴趣的学生开展“大学生创新与实践活动”。其形式将学院论证、设立由教师或学生建议的具有科研或开发背景的课题与项目,然后由学生自行组合的小组(3~5人)在教师的指导下完成研究工作,提交研究论文或研究报告。通过这种活动进一步提高学生的实践能力和综合素养,了解科学研究方法,鼓励他们积极参与各项竞争,展示自己的才华。其次,继续组织学生积极参加省内外的各类竞赛,如课程竞赛、化学实验竞赛等。以江苏省化学化工实验竞赛为例,参赛以小组为单位进行,要求参赛者针对一个综合的化学问题,设计出制备、分离、分析等详细步骤,包括提出所需药品及仪器设备的要求,完成论文式报告,并进行答辩。这种竞赛方式可以综合考察学生的分析解决问题的创造力、实验动手能力、数据处理能力、科研论文撰写能力及口头表达能力。通过这种竞赛可以总体考察学生在化学学习与实践中的能力和团队合作精神;检验化学教学的状况。
6改革实验考核体系,实现客观全面评价
考核是实验课的重要组成部分,是对学生掌握知识水平的操作技能情况的综合客观评价。(1)考前开放实验室,给学生创造良好的复习条件。考前将整个学期的实验仪器都摆出来,学生可以来实验室进行复习,并有教师辅导。(2)正确拟定考核题目,制定统一评分标准。命题原则是以大纲为依据,注意不偏离所学的基本内容,又要考核学生灵活运用所学过知识和技能;既要反应基本要求,又要有综合试题,使考试真正能够起到对学生全面检查,并利于提高学生分析问题和解决问题的能力。(3)以组为单位,现场观摩,单兵考核。每班学生分成四组,每组7~8人,以小组为单位分批进入实验室现场考核。按序抽签,单兵考核,其他学生现场观摩。现场抽签,使学生无法猜题,这就促使学生必须对本学期所学的内容进行全面的复习,考前开放实验室,学生积极参加,扭转学生死记硬背应付考试的被动局面。现场观摩受益面大,效果好。每个学生虽然只抽一个考题,但要观摩6~7个学生的考试,观摩别人可以发现自己的问题。(4)评定总结。小组考核完毕后,学生进行评定总结,由于考核情况相互了解,学生发言积极,气氛活跃,最好老师补充总结。小组讲评,既肯定成绩,又指出存在的问题,激发了学生的进取精神,活跃了学习氛围。教学实践证明,改革实验考核方法,严格实验教学管理,不但使学生对实验课的重视程度加强,也使学生的操作技能得到进一步加强。
7总结